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MOSFET驅動
MOSFET場效應管是電壓驅動器件,輸入有電容,因此為可靠驅動MOSFET,柵極需要施加較大的驅動電流。
功率MOSFET開關模型
該模型顯示了影響開關性能的最重要的寄生器件。
柵極所需驅動電流計算公式
一個很重要的參數(shù)是計算柵極驅動電流必須的:Qg
Ig=Qg/t
或
Ig=Qg*F
這2個公式實質是一樣的,時間和頻率互為倒數(shù),所以一個乘,另一個除,實際使用,根據(jù)需要,任選一個即可。
Ig:柵極驅動電流
Qg:總柵極電荷,向柵極施加電壓(從零電壓到指定電壓)的電荷量
t:MOSFET場效應管開啟-關閉的時間
F:MOSFET場效應管的開關頻率
柵極峰值驅動電流會在瞬間使CISS充電或放電,然后在MOS開關開通時減小。
務必注意,即使在高溫下,驅動強度也不會顯著降低。
在高溫下,功率 MOSFET 內部柵極電阻會增加,這會減慢開啟和關閉速度。功率 MOSFET 的緩慢開啟和關閉可能會導致開關損耗增加。因此,在比較兩個柵極驅動器時,務必注意最大推薦工作溫度下的驅動電流能力。
柵極驅動電流調整
在輸出足以驅動MOSFET的情況下,可通過R柵極電阻來調節(jié)驅動電流
外部柵極電阻器,這個柵極電阻的值會極大地影響系統(tǒng)的性能。例如,如果系統(tǒng)使用 20Ω 外部柵極電阻器,則無論在 10V 偏置電壓下使用 2A 還是 3A 柵極驅動器,系統(tǒng)性能都可能不會受到顯著影響。還需要注意的是,即使由于驅動電流能力的差異較大而導致系統(tǒng)性能存在差異,也可以通過調整柵極電阻值來彌補這種差異。例如,可以將 3A 驅動器的10Ω 柵極電阻器更改為 2A 柵極驅動器的較低值電阻器或 4A 驅動器的較高值電阻器,以實現(xiàn)相同的功率器件上升和下降時間。
柵極驅動電壓
N溝低壓驅動的MOSFET根據(jù)需要,在柵極施加2-5V電壓可驅動,具體需要查詢規(guī)格書,以及你可以接受的RDS來確定。
N溝較大功率的MOSFET通常需要施加10-15V的驅動電壓,VGS以夠用為宜,超過閾值以后,VGS的增加RDS減小并不明顯,提高VGS意味著需要更大的驅動功率(驅動電流相同情況下)。
對于一些 MOSFET,柵極驅動電壓超過 8V 至 10V 并不會進一步減小 MOSFET 電阻(RDS-ON)。 10V 柵極驅動電壓時功耗相比12V柵極電壓減小了 16% (從 12V 減小至 10V),而得到的由柵極驅動的功耗減小了 28%。進一步可以看到由于柵極電壓減小,也降低了交越傳導損耗。
AO3400參數(shù)
30V N溝MOSFET
ID (at VGS=10V) 5.7A
RDS(ON) (at VGS=10V) < 26.5m?
RDS(ON) (at VGS = 4.5V) < 32m?
RDS(ON) (at VGS = 2.5V) < 48m?
AO3400A柵極驅動電流計算
根據(jù)規(guī)格書,查詢到表格和圖中在VGS=4.5V, VDS=15V, ID=5.7A時Qg典型值為6nC,需要注意Qg是根據(jù)VDS和負載電流變化的
設開關頻率為100Khz,換算為0.1Mhz,這樣計算結果為mA,則6nC*0.1Mhz=0.6mA,所以在頻率不高的情況下,3400還是很容易驅動的,因為Qg很小。
AO3400A總柵極電荷Qg
AO3400柵極電荷特性
NCE7560K參數(shù)
這個MOSFET是國產的,參數(shù)優(yōu)秀,RDS比AO3400還小。
N溝增強形MOSFET
VDS=75V;ID=60A@ VGS=10V;RDS(ON)<8.5m? @ VGS=10V
NCE7560K參數(shù)表
NCE7560K柵極驅動電流計算
根據(jù)規(guī)格書,查詢到表格和圖中在VGS=10V, VDS=130V, ID=30A時Qg典型值為100nC,需要注意Qg是根據(jù)Vds和負載電流變化的
設開關頻率為100Khz,換算為0.1Mhz,這樣計算結果為mA,則100nC*0.1Mhz=10mA,該管Qg較小,驅動頻率不高,所以驅動電流不大。
通過這2個例子,可以看出,柵極所需驅動電流計算還是簡單的。
NCE7560K總柵極電荷
總柵極電荷典型值為100nC